DE322995C

DE322995C - Process for separating atmospheric oxygen with auxiliary currents for heat exchange according to the nitrous process

Info

Publication number: DE322995C
Application number: DEB88232D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1922-06-17

Description

Verfahren zur Ahscheidung des Luftsauerstoffs mit Hilfsströmen zum Wärmeaustausch nach dem Nitroseverfahren. Bei dem sogenannten Nitroseverfahren nach Patent 27613i, durch Bildung von Nitrosylschwefelsäure aus Salpetersäuredampf und Schwefelsäure Sauerstoff abzuspalten, die Nitrose dann durch Wasserdampf zu zersetzen und aus dem so entstandenen Stickstofftrioxyd mittels Luft die Salpetersäure zu regenerieren, war ursprünglich der übliche Wärmeaustausch durch wärmeleitende Zwischenwände vorgesehen, wobei die Wärmeabgabe der erkaltenden Flüssigskeitströme und die Wärmemengen aus der latenten Wärme der kondensierten Dämpfe nur in beschränktem Maße zur Erwärmung und Dampfbildung bei den korrespondierenden, wärmeaufnehmenden Strömen nutzbar gemacht werden konnten, und ein erheblicher Aufwand an Energie zur Erwärmung und Dampfbildung in Rechnung zu setzen war. Durch die vorliegende Stromführung, die den Wärmeaustausch in ganz wesentlich kleineren Austauschröhren fast bis zum Temperaturenaustausch steigert, kommt dieser Energieaufwand nahezu in Fortfall, die erforderlichen Energien werden fast nur durch Umwandlung aus den schon vorhandenen ausgetauscht, und dieser neue Gesichtspunkt bringt ein gänzlich neues wirtschaftliches Ergebnis, eine grundlegende Umwälzung dieses Zweiges der. Technik.Process for the deposition of atmospheric oxygen with auxiliary streams to the Heat exchange according to the nitrous process. In the so-called Nitrose process according to Patent 27613i, through the formation of nitrosylsulfuric acid from nitric acid vapor and Sulfuric acid to split off oxygen, then to decompose the nitrous with water vapor and from the nitrogen trioxide thus produced, nitric acid is added by means of air regenerate, was originally the usual heat exchange through thermally conductive partitions provided, the heat output of the cooling liquid flows and the amounts of heat from the latent heat of the condensed vapors only to a limited extent for heating and steam generation made usable in the corresponding, heat-absorbing flows could be, and a considerable amount of energy for heating and steam generation was to be charged. Due to the current conduction, the heat exchange in much smaller exchange tubes almost to the point of temperature exchange increases, this energy expenditure is almost eliminated, the necessary energies are exchanged almost exclusively by converting the existing ones, and this one new point of view brings an entirely new economic result, a fundamental one Upheaval of this branch of the. Technology.

Die vorliegende Erfindung lehnt sich weiterhin an das Patent 295436 an, indem sie selbständige Hilfsströme zum Wärmeaustausch zwischen den korrespondierenden eigentlichen Austauschströmen einführt, die aus der Zeichnung ersichtlich sind.The present invention is also based on patent 295436 by introducing independent auxiliary flows for heat exchange between the corresponding actual exchange flows, which can be seen from the drawing.

Die durch Horizontalstriche oben und unten verbundenen einfachen Vertikallinien in der schematischen Zeichnung (Abb. i) bedeuten korrespondierende wärmeaustauschende Ströme, die auf ihrem Wege einerseits Wärme abgeben, anderseits durch diese erwärmt werden. Praktisch fließen sie in Röhren dicht nebeneinander her, wie dies der Querschnitt (Abb. 2) zeigt. Die Röhren enthalten einerseits Flüssigkeiten, nämlich Schwefelsäure, die je nach Temperatur und sonstigen Umständen Wasser und Stickoxyde enthält, anderseits Gase und Dämpfe, deren Richtung in Abb. x durch die Pfeile links von den Vertikalen und deren Eigenschaft links von jenen bezeichnet ist. Die Temperaturen fallen im Sinne der Zahlen ganz links von oben nach unten stetig ab. Ein Rührwerk, beispielsweise viele siebartig durchlöcherte, um die Rohrachse im Sinne des Pfeiles (Abb. 2) rotierende Kreisscheiben, hebt das Niveau links, wie die gestrichelte Linie andeutet. Dadurch wird Flüssigkeit durch die darunterliegenden Kanäle in der Pfeilrichtung von einem Rohre zum anderen getrieben, und zwar senkrecht zur Rohrachse zwangläufig mittels Scheidewände parallel zur Zeichenebene. Bedeuten in Abb. 2 die Ströme e, f g > 15 - G 12o in Abb. i, so empfangen diese Querströme die Wärme der abzukühlenden. 4N2 und 02, um die gleiche Menge Luft auf dem Wege durch g damit zu erwärmen. In den gleichen Temperaturpunkten dieser korrespondierenden Röhren entspricht also die Dampfsättigung der auf- sowie auch der absteigenden Gase dem Partialdruck der Flüssigkeit an dieser Stelle, deren Wassergehalt wiederum durch die zur Verdampfung verfügbare Wärmemenge reguliert wird, die ein etwa zu groß oder zu klein werdendes »Temperaturgefällecc nach S. 2, Z. 18 der vorgenannten Patentschrift 295436 auszugleichen strebt.The simple vertical lines connected by horizontal lines above and below in the schematic drawing (Fig. I) mean corresponding heat-exchanging currents which, on the one hand, give off heat on their way, and on the other hand are heated by them. In practice, they flow close together in tubes, as the cross-section (Fig. 2) shows. The tubes contain liquids on the one hand, namely sulfuric acid, which, depending on the temperature and other circumstances, contains water and nitrogen oxides, on the other hand gases and vapors, the direction of which is indicated in Fig. X by the arrows to the left of the vertical and their properties to the left of the vertical. The temperatures drop steadily in the sense of the numbers on the far left from top to bottom. An agitator, for example many sieve-like perforated circular disks rotating around the pipe axis in the direction of the arrow (Fig. 2), raises the level on the left, as indicated by the dashed line. As a result, liquid is driven through the underlying channels in the direction of the arrow from one pipe to the other, namely perpendicular to the pipe axis inevitably by means of partitions parallel to the plane of the drawing. If in Fig. 2 the currents e, f g > 15 - G 12o in Fig. I, then these cross currents receive the heat of the ones to be cooled. 4N2 and 02 to heat the same amount of air on the way through g with it. At the same temperature points of these corresponding tubes, the vapor saturation of the ascending and descending gases corresponds to the partial pressure of the liquid at this point, the water content of which is in turn regulated by the amount of heat available for evaporation, which causes a "temperature gradient" that becomes too large or too small according to p. 2, line 18 of the aforementioned patent 295436 seeks to compensate.

Dies gilt auch für die zweite Kategorie von Austauschröhren, in denen nicht nur Gassondern auch Flüssigkeitsströme Wärme austauschen mittels derselben senkrecht zur Achse verlaufenden Hilfsströme, also bei den Hauptvertikalen mit eingezeichnetem Pfeil in Abb. r, a, b, c > 230 - < 310, in denen auch die Flüssigkeiten achsiale Strömung besitzen, die durch Scheiben mit propellerartigen Flügeln bewirkt wird, die stellenweise anstatt der Siebscheiben eingebaut werden. b' c' < 3io-3io° und h i > 15 - i5° sind lediglich Gaswaschrohre mit Gegenstrom ohne Zwischenströme.This also applies to the second category of exchange tubes, in which not only gas but also liquid flows exchange heat by means of the same auxiliary flows running perpendicular to the axis, i.e. for the main verticals with the arrow drawn in Fig.r, a, b, c> 230 - <310, in which the liquids also have an axial flow, which is caused by disks with propeller-like blades, which are installed in places instead of the sieve disks. b 'c'<3io-3io ° and hi > 15 - i5 ° are only gas scrubbing tubes with counterflow without intermediate flows.

Die dritte Kategorie, a b > 150 - < 230, a b >15-<I2(), cd > i5 - < i2o und de > 230 - < 310, inderAbb. i durch doppelte Vertikallinien mit Pfeilstrich bezeichnet, arbeitet nach Abb. 3, wobei vermieden werden soll, daß die achsialen Ströme durch die quer dazu verlaufenden, wärmeaustauschenden Hilfsströme erheblich miteinander vermischt werden. Man gewinnt dadurch die Möglichkeit, den Partialdruck der Flüssigkeit bloß durch Änderung ihrer Temperatur zu verändern, also die Dampfsättigung der Gase nach Belieben variieren zu können, ohne an die für die Fälle i und -- geltenden Bedingungen gebunden zu sein. Der Zweck ist aus dem Zusammenhange ohne weiteres ersichtlich. In Abb. 3 befindet sich in dem Rohre rechts die wärmeabgebende, . spezifisch etwas leichter angenommene achsialströmende Flüssigkeit. Bei der dabei angegebenen Stellung des Stromwenders na fließt sie in die linke, mit Quarzkörnern gefüllte Kammer n und gibt ihre Wärme an diese Körner ab, während sie, ebenso etwas abgekühlt, aus der rechten Kammer in das rechte Rohr hochsteigt. Ebenso steigt Flüssigkeit aus dem linken Rohr in der rechten Kammer n hoch, um sich an den Quarzkörnern zu erwärmen, während dieselbe erwärmt aus ia links in das linke Rohr zurückgedrückt wird. Sobald in n die Flüssigkeit des einen Rohres durch die des anderen verdrängt ist, wird der Stromwender m, ein Stab mit keilförmigem Querschnitt (evtl. aus mehreren Stücken) mit abwechselnd parallelen und gekreuzten Bohrungen im Abstand der vorbezeichneten Scheidewände, senkrecht zur Zeichenebene verschoben, wodurch an Stelle der parallelen Bohrungen (Abb.3) die gekreuzten Bohrungen (Abb. q.) treten und umgekehrt. Die Strombewegung oberhalb des Stromwenders bleibt sich gleich, nur die Kammern werden vertauscht. Man kann auch den Stromwenderals aufliegende verschiebbare Platte mit Verbindungskanälen herstellen, wenn man alle Anschlüsse aufwärts richtet.The third category, from > 150 - < 230, from > 15- <I2 (), cd > i5 - <i2o and de> 230 - <310, in Fig. i denoted by double vertical lines with arrow lines, works according to Fig. 3, whereby it should be avoided that the axial currents are significantly mixed with one another by the transverse, heat-exchanging auxiliary currents. Thereby one gains the possibility of changing the partial pressure of the liquid merely by changing its temperature, i.e. of being able to vary the vapor saturation of the gases as desired, without being bound by the conditions applicable to cases i and -. The purpose is readily apparent from the context. In Fig. 3 there is the heat-emitting,. Specifically, axially flowing liquid assumed somewhat more easily. In the specified position of the commutator na , it flows into the left-hand chamber n, which is filled with quartz grains, and gives off its heat to these grains, while it rises, also somewhat cooled, from the right-hand chamber into the right-hand tube. Likewise, liquid rises from the left tube in the right chamber n in order to warm up on the quartz grains, while the same, warmed up, is pressed back into the left tube generally from the left. As soon as the liquid of one pipe is displaced by that of the other in n, the commutator m, a rod with a wedge-shaped cross-section (possibly made of several pieces) with alternating parallel and crossed bores at the distance of the aforementioned partitions, is displaced perpendicular to the plane of the drawing, whereby Instead of the parallel bores (Fig.3), the crossed bores (Fig. q.) are used and vice versa. The current movement above the commutator remains the same, only the chambers are swapped. The commutator can also be made as a sliding plate with connecting channels on top, if all connections are directed upwards.

Für Figur i c, d e > 7,30 - < 31o ergibt sich dabei eine Unstimmigkeit, indem bei d unterhalb 31o bereits störende Mengen von Schwefelsäuredampf niedergeschlagen werden, denen in e keine entsprechende Wärmeentnahme gegenübersteht. Um die Ströme in d und e gleichwertig zu machen, muß also die Menge der durch e strömenden Säure nicht nur um soviel größer sein als in d, daß sie mit der Flüssigkeit plus dem Gase in d einschließlich der Kondensationswärme kalorimetrisch äquivalent ist, sondern es müssen auch bei 31o die durch k undl angedeuteten Zwischenleitungen von c nach e laufen, um in e so viele Wärmeeinheiten zu entnehmen, als in c zur Verdampfung von Schwefelsäure verbraucht werden.For figure i c, de > 7.30 - <31o there is a discrepancy in that at d below 31o disturbing amounts of sulfuric acid vapor are precipitated, which in e there is no corresponding heat extraction. In order to make the currents in d and e equivalent, the amount of acid flowing through e must not only be so much greater than in d that it is calorimetrically equivalent to the liquid plus the gas in d including the heat of condensation, but must be also at 31o the intermediate lines indicated by k and l run from c to e in order to take as many heat units in e as are used in c to evaporate sulfuric acid.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for separating the oxygen in the air with auxiliary streams for heat exchange according to the nitrous process, characterized in that that the heat exchange between the corresponding, heat-exchanging streams is caused by inevitably running transversely to these auxiliary power connections, the on the one hand also absorb the heat of condensation of the vapors and the partial pressure decrease in order to .on the other hand the evaporation corresponding to this partial pressure to effect.

2. Embodiment of the method according to claim i, characterized in that that the path of these auxiliary flows between two heat exchanging flows through two Chambers with solid grains is passed, which alternate from the cross flow one of the pipes washes around it, absorbs heat from it and it also transfers it to the cross-flow from the other pipes, and that the process by means of a commutator is steady is continued as soon as the liquid from a tube in the chamber of the is displaced from the other tube and the latter is pushed back again by the former will.

3. Embodiment of the method according to claim i and 2, characterized in that that the one-sided raising of the liquid level by an agitator reduces the overpressure for driving the intermediate currents. q .. embodiment of the method according to Claim i and 2, characterized in that the auxiliary currents are points of almost combine the same evaporation conditions, that is, with the evaporation of nitric acid just as much oxygen is to be supplied as the partial pressure of nitrogen at their Condensation corresponds.